【真菌形色】世界十大最恐怖真菌(上)

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译者|徐和平、刘敏雪

单位|厦门大学附属第一医院、广西壮族自治区妇幼保健院

  编者按  

2018年在《Fungal Diversity》(中科院昆明植物研究所主办的一本SCI杂志, IF15.368)上发表了一篇《The world’s ten most feared fungi》,特组织几位真菌爱好者将此文翻译精简并配上适当的图片,介绍世界十大最恐怖的真菌。由于文章篇幅较长,将分为两期推出。

研究背景:

真菌是死亡植物的分解者,在营养循环中扮演重要的角色。但同时它们也给生活造成了严重的问题,比如面包发霉、毒蘑菇、房屋木材腐蚀、人类病原菌,以及影响室内空气、毒素产生、院感暴发等。本文认为的前十种恐怖真菌是基于人们的恐慌程度、真菌问题耗费的成本及对生态环境的重要影响。

班替枝孢瓶霉:侵蚀大脑的真菌

班替枝孢瓶霉其主要的宿主是人类,另外还有冷血水生动物,例如鱼、蛙、蟾蜍,几乎无中间宿主。引起的脑部感染无既往史及明显外伤史,早期症状无或不明显,但突然出现严重的神经症状,例如重度头痛,单侧喉麻痹,意识模糊,或口齿不清时已是感染晚期。病人可能会发生癫痫,常常会恶心呕吐,偶尔有视力问题,最后失明。一旦该病在大脑出现,患者症状会很严重甚至濒临死亡。该病可能出现在免疫功能不全的患者身上,但这种疾病在看起来健康的人中更多见。

图1斑替枝孢瓶霉菌落及镜下形态:菌落正反面呈黑色,为暗色真菌。镜下单细胞分生孢子柠檬状,成链状排列,孢子链几乎无分枝,基细胞膨大。

班替枝孢瓶霉入侵健康人大脑的真菌主要真菌,令人担忧的是它的自然生态位置未知,且很少从环境分离到该菌。且传播途径尚不清楚。感染后若不进行适当治疗,感染往往致死。尽管联合手术及抗真菌药物治疗,免疫功能不全患者的感染死亡率在真菌感染中也是最高的。由于很多抗真菌药物在大脑中穿透能力不足,导致药物疗效有限。全世界已有数百例病例报道,主要在印度。

(译者注:此菌引起的感染以前一直在国外报导,2020年,我国上海已分离到此菌)

图2:a糖尿病病人发生的班替枝孢瓶霉脑脓肿病例。b猫大脑感染班替枝孢瓶霉,感染区特别是左脑呈棕色且脑回肿胀

马尔尼菲篮状菌—从HIV患者到健康人群的双面杀手

马尔尼菲篮状菌(Talaromyces marneffei,TM)原称马尔尼菲青霉菌,是继结核病和隐球菌病之后,引起HIV患者感染排名第三的病原菌。主要在东南亚地区流行,可导致患者播散性感染甚至死亡。

图3.来自中国的AIDS患者感染了马尔尼菲篮状菌,全身可见皮肤丘疹。

TM的属于双相菌,25℃为腐生阶段霉菌相,37℃在宿主体内为酵母相。

图4 a:TM丝状真菌相菌落,PDA25℃培养5天。b:TM酵母相菌落,SDA37℃培养6天。c:TM丝状真菌相镜下形态。d:TM在宿主体内为酵母相,TM正被巨噬细胞吞噬

自1965年首次在越南的中华竹鼠肝脏分离出该菌后,随后银星竹鼠、大竹鼠、小竹鼠内脏中均发现TM,竹鼠是TM的主要携带者,流行率70%。另外还从狗和大象身上分离出TM。这些宿主都很健康,肠道和胚胎未受累,因此排除了垂直传播。接触土壤可能是机体原发性感染的必要条件。在竹鼠与HIV阳性患者中找到的TM菌株遗传学相似,提示鼠传人或鼠和人从相同的环境中感染。根据Chariyalertsak等人研究,竹鼠接触史不是篮状菌病的危险因素,而与雨季农作相关。没有证据表明可以人传人,但中国南部人们吃竹鼠可能会感染TM。另外,皮肤直接接种也是一种传播途径。

HIV晚期病人感染TM可能致命。播散性篮状菌病局限于东南亚的中国东南部、台湾和香港。篮状菌病可发生于任何年龄的AIDS患者, 其中87–96%是男性,HIV患者TM感染不进行治疗的死亡率为100%。令人担忧的是非HIV患者与其他细胞免疫受损患者TM感染率的增加,非HIV病人感染常常误诊。器官移植中,接受这些流行地区人的捐赠也是个风险。另外,TM对氟康唑高度耐药。

耳念珠菌:快速暴发流行的念珠菌

耳念珠菌是人致病性酵母样真菌,导致严重免疫缺陷的住院病人血流感染。耳念珠菌对常用抗真菌药物耐药并且扩散速度惊人,在全球范围内引起暴发。

图5 a:SDA上黏性白色奶油状,边缘光滑,有光泽。b:科马嘉显色为淡粉色。c:镜下为芽生孢子,圆至卵圆形。

不到十年,多重耐药的耳念珠菌全球暴发(图.5)。耳念珠菌的处置应予以最大关注,原因如下:(1)可在院内和各医院之间进行传播;(2)对弱势病人造成致命性疾病,在发展中国家死亡率高达60%;(3)一旦在医院环境中传播,很难清除。

图片6:于5个洲暴发多重耐药临床耳念珠菌的全球地图,超过30个国家报道过耳念珠菌感染病人

耳念珠菌的迅速暴发可能与未知的种特异性毒力相关。耳念珠菌全基因组测序研究显示其序列长度为12.3 Mb,其中一段与中心代谢有关的基因与其他致病性念珠菌类似,能适应不同环境。耳念珠菌基因组中重要的一部分编码磷酸腺苷结合盒(ABC) 及负责药物转运的主要异化超家族(MFS)转运体家族,这将解释异常的多重耐药和生物膜形成能力。耳念珠菌在医院环境、设备、病人身体各处持续定植是长期暴发的原因。扩增片段长度多态性基因分型和全基因组测序证实这些耳念珠菌是韩国南部、印度、南非、巴基斯坦及拉丁美洲医院地区已报的相关克隆株。大规模全基因组测序数据显示最近在三个大洲上独立且几乎同时出现了不同的克隆群,与相同地理区域的耳念珠菌高度相关。目前暂未发现耳念珠菌的动植物或水生宿主,找到宿主对于理解过去十年耳念珠菌迅速暴发很重要。

耳念珠菌菌血症的住院总死亡率在30%-60%,感染通常发生在入院后几周(10–50 天)。一些研究报道提到在氟康唑治疗期间出现突破性真菌菌血症,这与通常报道的90%耐药率有关(MIC >32 lg/ml),棘白菌素类抗真菌药物是治疗耳念珠菌的一线药物,前提是尽早进行特定的敏感性测试。

目前生化自动鉴定系统容易把耳念珠菌误鉴定成希木龙念珠菌、无名念珠菌等。测序与质谱被认为是耳念珠菌首选鉴定方法。准确鉴定耳念珠菌有很大的临床意义,能给病人提供最佳护理与选择恰当的感染控制措施。

球形马拉色菌:头皮真菌

马拉色菌属是是人和动物皮肤正常菌群,是目前发现的人类皮肤上最大量的真菌,也会引起头屑、溢脂性皮炎、牛皮癣、过敏性皮炎、花斑糠疹以及痤疮等皮肤病,虽然不危及生命,但影响身心健康和生活质量。针对体弱者,马拉色菌可造成血流感染,接受静脉脂质营养补充的新生儿是感染马拉色菌的危险人群。更有甚者,马拉色菌属可能在皮肤癌的发生中发挥作用。

图7 糠秕马拉色在添加吐温PDA上菌落呈淡黄色。马拉色菌引起的花斑糠疹皮屑真菌荧光染色,可见腊肠样菌丝和球拍样真菌孢子。

马拉色菌属典型的嗜油脂特性协助它们利用人类作为食物来源。

图8 马拉色菌 a 头皮屑病人头皮严重脱落 b 溢脂性皮炎病例c糠秕马拉色菌的电子显微镜图

黄曲霉——产生黄曲霉毒素的真菌

很少有真菌能像黄曲霉这样造成如此重大的公众健康和经济影响。有三个主要原因:(1)黄曲霉在曲霉菌属里造成人和动物感染中重要性排第二。(2)黄曲霉可感染农作物,导致农作物产值减低。(3)黄曲霉可在农作物中产生大量黄曲霉毒素B1,属于最毒且可引起肝癌的天然化合物。

图9 黄曲霉的菌落形态和镜下特点

为何恐惧黄曲霉?

黄曲霉菌是土壤腐生真菌,是人和植物的机会性致病真菌,呈世界性分布,所产生的大量分生孢子在空气中扩散,或通过昆虫播散。气候和地理条件显著影响黄曲霉的分布,在温带地区分离频率较高。接触孢子和/或黄曲霉毒素B1可能造成严重的健康问题。黄曲霉是继烟曲霉之后曲霉病的第二大病原菌。包括过敏、气道或肺入侵,以及皮肤感染。除曲霉病之外,黄曲霉毒素B1是毒性最强且流行性最广的,有致癌、致畸、诱导突变的特性,尤其在损害儿童健康中扮演者重要角色。超过5亿人(主要在非洲沙哈拉以南、拉丁美洲和亚洲)接触高浓度黄曲霉毒素B1,可能会增加死亡率和发病率。黄曲霉带来的经济影响除了影响人类健康外,还可导致农作物产量损失,在美国和欧洲,由于玉米产业受黄曲霉污染的经济损失可高达数十亿美元损失。

图10 主要黄曲霉毒素的化学结构

其他人类重要条件致病菌还有新生隐球菌和格特隐球菌复合群、耶氏肺孢子菌。我们特意排除烟曲霉及其他机会致病真菌,但想要指出耐唑类临床分离株越来越多,产生了巨大的危险。

作者简介

徐和平

厦门大学附属第一医院检验科主任技师,厦门大学公共卫生学院副教授。中国中西医结合学会检验医学分会感染性疾病实验室诊断学术委员会常务委员,中国医学装备协会检验医学分会临床检验装备学组委员。从事微生物检验及细菌耐药监测工作20多年。以第一作者发表SCI、国家、省级论文30余篇。主持和参与多项省级科研课题,主编《医学真菌检验与图解》,另副主编参编多本医学专著。

刘敏雪

硕士,2018年毕业于四川大学华西临床医学院临床检验诊断学专业,现任职广西壮族自治区妇幼保健院检验科微生物室 技师;从事微生物检验工作,主持和参与省市级科研课题若干项;以第一作者发表SCI及核心期刊论文8篇,实用新型专利2项;研究方向:临床微生物学检验,细菌耐药机制研究及真菌形态学研究。

END

译者|徐和平、刘敏雪

审校|徐和平、徐春晖

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